北京化工大学技术转移中心成熟技术及成果征集表1. 联系方式姓名：孙晓明联系电话：18611617869Email：sunxm@mail.buct.edu.cn2. 技术（成果）名称基于纳米阵列结构的超级电容器材料的制备和构建3. 技术（成果）简介本课题组采用温和的水热合成法，在多孔导电基底上制备生长出一系列具有纳米阵列结构的活性材料。将纳米阵列材料运用于超级电容器的正负电极中，发现这种材料具有良好的储能特性。在水相体系下，具有很高的比电容，良好的倍率特性，并能保持较为稳定的循环性能。4. 技术指标1） 能量密度高。我们课题组所制备的电极材料，其单电极容量可达到20F/cm2，制备成非对称超级电容器器件时，整个系统的容量为3mAh/cm2，其能量密度可达到2 mWh/cm2，质量能量密度可达到120kWh/kg，相当于传统电容器的2到3倍。如果在大型电容汽车中装置电容器组件，一次性可让汽车行驶20公里以上。2） 功率密度高。搭建成非对称超级电容器时，一极为碳材料，因此它可以保持拥有较高的功率密度，经过计算，器件体系的功率密度最高可达到60mW/cm2，质量功率密度可达到4kW/kg。用在电容汽车上，可让汽车的最高时速达60公里每小时。3） 安全性高成本低。超级电容器的电解液是水溶液，安全环保，并且来源广泛。相对于锂电池而言，它的电化学过程温和，不会发生有机污染，起鼓等问题。它还具有充电时间短，温度特性好，成本低等特点。在运营成本上也大大低于传统的汽车。按照百公里消耗成本计算，普通的柴油车约为220元，天然气车约为140元，我们的电容汽车大约为100元以下。4） 循环稳定性好。本课题组研制的基于纳米阵列的超级电容器，由于碳材料的加入，其电化学过程不会产生相变，又加之水相电解质，因此器件的稳定寿命可达到2000次以上。综上所述，我们的纳米阵列基超级电容器无论从能量，功率，安全性，成本及循环性，而言都处于世界领先水平，可为电化学储能器件带来新的突破。5. 应用范围及市场分析超级电容器自面市以来，全球需求量快速扩大，已成为化学电源领域内新的产业亮点。超级电容器在电动汽车、混合燃料汽车、特殊载重汽车、电力、铁路、通讯、国防、消费性电子产品等众多领域有着巨大的应用价值和市场潜力，被世界各国所广泛关注。在超级电容器的产业化方面，美国、日本、俄罗斯、瑞士、韩国、法国的一些公司凭借多年的研究开发和技术积累，目前处于领先地位，如美国的Maxwel，日本的NEC、松下、Tokin和俄罗斯的Econd公司等，这些公司目前占据着全球大部分市场。国外主要的生产企业有：美国的MAXWELL公司，俄罗斯的ECOND公司、ELIT公司，日本的ELNA公司、PANASONIC公司、NEC-TOKIN公司，韩国的NESS公司、KORCHIP公司、NUINTEK公司等。美国、日本、韩国等国家一直致力于开发高比功率和高比能量的超级电容器。在超级电容器的研究中，许多工作都是开发在各种电解液中有较高比能量的电极材料。目前应用于超级电容器的材料主要有碳基材料、金属氧化物及水合物材料和导电聚合物材料三种。近年来，由于看好这一领域广阔的应用前景，中国一些公司也开始积极涉足这一产业，并已经具备了一定的技术实力和产业化能力。2005年，中国超级电容器产业总规模达到3.9亿元人民币，较2004年的2.48亿元增长57.2 %，其中，纽扣型超级电容器为4千万元，卷绕型和大型超级电容器为3.5亿元；2006年产业总规模达到5.7亿元人民币，增速高达46.2%，其中，钮扣型超级电容器市场规模为9千万元，卷绕型和大型超级电容器为4.8亿元；2007年产业总规模达到8.6亿元人民币，增速高达50%，其中，钮扣型超级电容器市场规模为1.4亿元，卷绕型和大型超级电容器为7.2亿元；预计2008年产业总规模可达13.3亿元人民币，增速可达55%，其中，钮扣型超级电容器市场规模可达2.1亿元，卷绕型和大型超级电容器市场规模可达11.2亿元。综上所述，超电容的发展前景光明，急需解决的问题在于找到高功能，高功率，高稳定的新型材料作为超电容的电极，本课题组的阵列材料就很好的解决了上述问题。此外，由于阵列材料制备简易，可实现批量生长，因此投入工业化可行性强。6. 投资条件及效益分析(介绍原料、设备、水电气使用情况、投资额度、人员、效益等)生产纳米阵列结构超电容材料的原料：去离子水；可溶性镍盐，钴盐，铁盐，锌盐，分析纯等；尿素，分析纯；氟化铵，分析纯。设备：1、大型球磨机：用于进行大批量生产，将原料粉碎并混合均匀，进行成核反应（2万/台）；2、大型液相化学沉积生长系统：用于在多孔导电基底上进行化学沉积，将反应物通过液相沉积的方式生长在泡沫金属基底上；（3万/台）3、大腔体惰性气体高温炉：用于进行焙烧处理，将前驱体高温加热以形成氧化物，还可通过惰性气体进行保护，确保反应环境（5万/台）；4、超电容，电池组装系统：全套引进超级电容器或碱性电池组装系统，在此基础上进行大规模工艺改进，实现与新工艺的接轨（20万/台）。水电气消耗费用约为10万元/年。投资额度视生产规模而定，1000万至2000万元不等。生产操作简单，需生产人员约100至200人。能源的枯竭使社会对新能源的需求大大提高，因此本项目所述的超电容材料在国内的市场前景广阔，预计将产生500万元/年的效益。7. 技术成熟程度（可选：技术设想通过实验室验证、样品样机阶段、小试、中试、产业化等）制备纳米阵列结构的超电容材料已通过实验室验证，本课题组在国际前沿期刊上已发表过多篇此类文章，技术成熟度高，可实现性强。8. 合作方式（可选：技术开发、技术转让、技术咨询、技术服务、技术入股等）技术转让及技术入股均可。